小議混凝土橋梁裂縫的成因及處理

鄭伏龍

(貴州省公路勘察設計院)

1 混凝土橋梁裂縫形成的原因

1.1 施工材料的質量問題引起的裂縫

因混凝土主要是有拌合水、砂、水泥、骨料、外加劑和摻合料搭配而成的。每種材料混合使用的比例不合理或者使用產品質量不合格，都會導致裂縫的出現。(1)拌合水和外加劑。若其中含有氯化物雜質較多對于橋梁鋼筋的腐蝕就會越大。(2)砂和骨料。對混凝土而言若使用的砂石粒徑較小且砂石級配過低，就會造成空隙率變大，想要形成混凝土就要加入更多的拌合水和水泥。而拌合水和水泥的增加必然會影響混凝土的收縮能力，減弱混凝土的強度。同時，若砂石中含有的泥較多，不僅會導致拌合水和水泥使用量增加，還會降低混凝土的強度和抗滲性、抗凍性。(3)水泥。混凝土的形成對材質要求相對較高，在選擇水泥時首先要確定以下特性:含堿量、安定性、干燥性、強度及有效期。如水泥含堿量偏高或偏低、安定性不合格、水泥受潮、強度不足、水泥已過有效期等因素都會引起混凝土裂縫。

1.2 施工工藝造成混凝土裂縫

在建造、運輸、安裝混凝土橋梁時，若建造者施工的工藝不當，且施工質量較差時，也會造成混凝土裂縫，大致包括以下幾個層面。(1)準備工作不充分，在施工前對于橋梁支架的剛度評估不準確或者是支架壓實的程度不夠，造成澆筑后的橋梁支架不均勻。且在施工時，會因為模板的剛度不合理，從而導致橋梁側向和自重的作用，引發模板變形。(2)對混凝土進行攪拌時操作不合理、運輸過程較長就會導致混凝土的水分蒸發過快，從而混凝土的承受能力也會相應變弱;同時，若澆筑混凝土橋梁時速度過快，就會造成凝土硬化前沉實不均，造成沉實不足，或沉實過大;(3)混凝土施工時，施工人員工藝不精湛，對于水灰的比例調整不合理，就會導致混凝土在凝結硬化時收縮量發生變化。同時，在混凝土分層或分段進行澆筑時，若接頭位置的細節處理的不夠好也會引起混凝土裂縫。

1.3 荷載引起混凝土橋梁裂縫

橋梁的荷載裂縫主要是指:混凝土橋梁在動荷載、常規靜力和次應力的作用下產生裂縫。其主要包括直接應力和次應力兩種。(1)直接應力裂縫主要由外荷載造成直接應力而產生的裂縫。主要表現為:計算模型不科學;結構實際受力與假受力不符、設計結構的安全系數不夠、考慮問題片面。施工時，擅自變更結構施工的正確順序，不按照設計圖紙進行施工，導致結構受力模式改變。同時，在使用橋梁時，橋梁所承受的超出記載重量的車輛、車輛與船只在橋梁上的碰撞、因自然災害引起的風雪、爆炸、地震等都是造成橋梁裂縫的直接應力。(2)次應力裂縫主要因外荷載造成的次生應力而產生的裂縫。主要表現為:對于混凝土橋梁構造進行常規計算時，無法運用準確的公式對其進行模擬計算，只能根據一般的經驗對橋梁結構進行設置。而橋梁結構時經常需要進行開洞、鑿槽、設置牛腿等。若對其處理不當，則這些結構構件或轉角就會突變出現裂縫。同時，在審計外荷載時，因其實際工作狀況與常規計算存在的出入不作考慮，也會導致橋梁某部位引發次應力。

1.4 溫度、凍脹、鋼筋銹蝕、地基形變等因素造成混凝土裂縫

(1)物理學上講事物均具有熱脹冷縮的特性，混凝土也不例外，隨著混凝土內、外部部環境溫度的變化，混凝土也會隨之形成相應形變，當應力最終大于混凝土抗拉的強度時就會產生溫度裂縫。(2)當混凝土周圍氣溫過低，一旦低于混凝土的應力點就會導致混凝土冰凍，冰凍之后體積膨脹，而周圍溫度升高后混凝土體積變小，在形變過程中產生形變應力，且當膨脹應力過大時，就會導致混凝土裂縫出現。(3)在施工時對橋梁鑄造的保護層不夠，導致空氣中含有的二氧化碳進入橋梁鋼筋的表面對其進行侵蝕碳化，引起圍繞著鋼筋的混凝土自身堿度降低、鋼筋氧化膜被破壞被銹蝕，最終導致混凝土結構被破壞產生裂縫。(4)在構造前對于地質勘察的精準度不夠、構造資料不準確，建造后地基受周圍溫度的影響進行熱脹冷縮，引起地基不均勻沉降或位移，也引起其他附加應力的發生，若混凝土的抗拉能力不足時，混凝土結構就會出現裂縫。

2 處理方法

為保證混凝土橋梁的施工質量針對以上問題需要采取以下做法:(1)采用優質合格的水泥和嚴格控制好水泥的用量、砂和骨料的用量、拌合水和外加劑的搭配比例，防止因施工材料的質量問題引起的混凝土橋梁裂縫。(2)對施工工藝技術進行改進，加強對施工人員的技術管理。在施工前對原材料進行嚴格檢驗，施工時嚴格組照結構方案的要求進行施工，確保每個人分工明確。同時還要加強對于施工時的監測工作，按時進行檢查進行詳細記錄，對于澆筑時可能會產生的裂縫，采取合理措施盡量避免消除施工初期產生裂縫，從而增加混凝土橋梁的抗拉強度。(3)為防止因荷載引起的混凝土橋梁裂縫，應加強對于混凝土早期養護。確保混凝土橋梁在遭受直接應力和次應力時，能盡量避免裂縫的產生。同時，對于因溫度、凍脹、鋼筋銹蝕、地基形變而引起的混凝土橋梁裂縫，能夠在構建前進行充分的考核與判斷，確保在外力及內力的作用下，混凝土橋梁具有強固的抗壓性和承受力。

3 討 論

雖然影響混凝土橋梁裂縫的成因有很多，但是大致可分為兩類，內在因素和外在因素。內在因素主要表現為:內部結構的構造形式、設計形式、鋼筋防護層的厚度及鋼筋直徑的大小、使用水泥和骨科的種類、混凝土水灰的比例、外加劑、澆筑及養護的工藝等。外界因素則主要指的是環境因素。因此在具體施工過程中需要結合內外部因素，對于內外部原因產生的裂縫進行觀察對比，在出現裂縫時及時進行分析、總結。總之，在施工過程中要設定多種預防應對措施，確保把混凝土的裂縫控制在實際允許的范圍內。

［1］崔秀慧.探究混凝土橋梁裂縫的成因［J］.內蒙古大學報，2013，11(4):35－37.

［2］李勝軍.混凝土橋梁裂縫的形成原因及處理方法［J］.內蒙古大學報，2014，2(8):12－15.